Исполнительные двигатели с полым немагнитным якорем
Вследствие малой инерции такие двигатели обладают большим быстродействием. Полый якорь в виде стаканчика изготовляется из пластмассы, и на нем размещается и укрепляется якорная обмотка обычного типа, соединенная с коллектором. Внутренний неподвижный ферромагнитный сердечник (статор) при якорном управлении может быть массивным (рисунок 1).
Рисунок 1. Исполнительный двигатель постоянного тока с полым немагнитным якорем1 – переднй щит; 2 – щеткодержатель; 3 – крышка смотрового люка; 4 – коллектор; 5 – станина; 6 – обмотка возбуждения; 7 – полюс; 8 – полый якорь; 9 – внутренний статор; 10 – задний щит
Из-за наличия большого немагнитного зазора между внешним и внутренним статорами требуется сильная обмотка возбуждения, габариты машины увеличиваются, а коэффициент полезного действия уменьшается. Подобные двигатели выпускаются мощностью до 10 – 15 Вт.
Якорь
Электротехнический термин якорь обычно относится к одной из частей электрических машин имеющих обмотки. Однако, этот термин может относится и к подвижной части магнитопровода реле или электромагнита. В электрических машинах якорь может быть как статором, так и ротором. Все зависит от обстоятельств. ГОСТ 27471-87 (Машины электрические вращающиеся. Определения) даёт якорю такое обозначение
Обычно на практике под понятием якорь имеется в виду часть электродвигателя, по обмоткам которой при работе протекает электрический ток сети. То есть, якорем является та часть электродвигателя, к обмоткам которой подключено питание (рабочая обмотка). Для генератора же под якорем подразумевается та его часть, с которой снимается вырабатываемое напряжение. Например, в коллекторном двигателе постоянного тока якорем является ротор. А в бесколлекторном двигателе постоянного тока якорем будет статор. Для синхронных генераторов переменного тока, чаще всего, якорь — это статор. Хотя у некоторых маломощных генераторов, якорь — это ротор, с которого вырабатываемое напряжение снимается через щётки.
Примером якоря могут служить большинство роторов от двигателей для недорогих ручных электроинструментов. Потому как в таких инструментах электродвигатели коллекторные. То есть, на роторе расположен коллектор, на который подается напряжение с помощью графитовых щеток. Другими словами, все роторы с коллекторами являются якорями. Однако, не стоит путать коллектор с контактными или токосъёмными кольцами, расположенными на роторе некоторых электромашин. Контактные кольца имеют устройство непрерывной однородной окружности. Коллектор же состоит из множества пластинок — ламелей, изолированных друг от друга.
В каких случаях можно спасти якорь и восстановить его своими руками
Если повреждение якоря установлено с гарантированной точностью, деталь необходимо извлечь из электродвигателя. Разборку мотора надо производить с особой аккуратностью, предварительно сняв щётки и отсоединив клеммы питания. Вынимается ротор вместе с опорными подшипниками и крыльчаткой охлаждения мотора, они составляют с ним единое целое.
Если в якоре повреждена большая часть проводки и в результате перегрева нарушена балансировка, его лучше заменить целиком. О нарушении балансировки говорит повышенная вибрация и неравномерный гул при работе механизма.
Как перемотать якорь — пошаговая инструкция
Если балансировка якоря не нарушена, а проблема только в испорченных обмотках, то такой якорь можно восстановить самостоятельно, перемотав катушки. Перемотка ротора в домашних условиях требует большого терпения и аккуратности.
Для самостоятельной перемотки якоря понадобится:
- провод для новой обмотки. Используется медная жила с диаметром, точно соответствующим старому проводнику;
- диэлектрическая бумага для изоляции обмотки от сердечника;
- лак для заливки катушек;
- паяльник с оловянно-свинцовым припоем и канифолью.
Перед перемоткой важно сосчитать количество витков провода в обмотке и намотать на катушки такое же количество нового проводника. Процесс перемотки состоит из следующих шагов:
Процесс перемотки состоит из следующих шагов:
- Демонтаж старых обмоток. Их надо аккуратно удалить, не повредив металлического корпуса якоря. Если на корпусе обнаружились какие-либо заусенцы или повреждения, их надо загладить напильником или зашлифовать наждаком. Иногда, для полной очистки корпуса от шлаков, мастера предпочитают обжигать его горелкой.
- Подготовка коллектора для подключения нового провода. Снимать коллектор нет необходимости. Следует осмотреть ламели и замерить мегомметром или мультиметром сопротивление контактов по отношению к корпусу. Оно должно быть не более 0,25 МОм.
- Удаление старой проводки на коллекторе. Тщательно убрать остатки проводов, прорезать пазы в части контактов. В дальнейшем в пазы будут вставлены окончания проводов катушек.
- Установка гильз для якоря. Гильзы делаются из диэлектрического материала толщиной 0,3 мм, например, электротехнического картона. Нарезать определённое количество гильз и вставить в пазы очищенного якоря.
- Перемотка катушек. Конец нового проводника приприпаивается к окончанию ламели и наматывается последовательными круговыми движениями, против часовой стрелки. Такая укладка называется «укладкой вправо». Намотка Повторить для всех катушек. Возле коллектора стянуть провода толстой нитью из х/б ткани (капрон применять запрещено, так как он плавится при нагреве).
- Проверка качества намотки. По окончании укладки всех обмоток, проверить мультиметром отсутствие межвитковых замыканий и возможных обрывов.
- Финишная обработка. Готовую катушку обработать лаком или эпоксидной смолой для скрепления обмотки. В заводских условиях пропитку сушат в специальных печах. Дома это можно сделать в духовке. Как вариант — применять для пропитки быстросохнущие лаки, нанося покрытие в несколько слоёв.
Читать также: Двигатель славянка схема намотки
Как отремонтировать якорь в домашних условиях
Из-за якоря происходит треть поломок шуруповёрта. При каждодневном интенсивном режиме работы неисправности могут возникнуть уже в первые полгода, например, при несвоевременной замене щёток. При щадящем использовании шуруповёрт продержится год и более.
Якорь можно спасти, если не нарушена балансировка. Если во время работы прибора слышен прерывистый гул и идёт сильная вибрация, то это нарушение балансировки. Такой якорь подлежит замене. А отремонтировать можно обмотку и коллектор. Небольшие короткие замыкания устраняются. Если повреждена значительная часть обмотки, её можно перемотать. Изношенные и сильно повреждённые ламели проточить, нарастить или впаять. К тому же не стоит браться за ремонт якоря, если вы неуверены в своих возможностях. Лучше его заменить или отнести в мастерскую.
Проточка коллектора
Со временем на коллекторе образуется выработка от щёток. Чтобы от неё избавиться, необходимо:
- Проточить коллектор, используя резцы для продольного обтачивания, то есть проходные резцы. Проходной прямой резец
- Ещё нам необходим обратный конус для центрирования по подшипнику. Сделайте в нём отверстие до 8 мм.
Обратный конус
- Так как медь тягучая, отрегулируйте станок на количество оборотов от 600 до 1500 в минуту.
- Первичная подача по половине деления. Когда резец слегка коснётся изделия, произведите продольную проточку всего коллектора. По образовавшемуся блестящему рисунку вы увидите состояние ламелей, все неровности поверхностей.
- Если коллектор ровный, то проточка будет равномерной.
- Если есть ямки, то продолжайте проточку, пока поверхность не выровняется.
- Для последнего прохода нужно подать резец на одну четвёртую от деления.
- Для полировки возьмите наждачную бумагу с тысячной зернистостью и включите станок так, чтобы якорь вращался в ту сторону, в которую вращается во время работы.
Не забудьте очистить ротор от стружки, чтобы не произошло замыкания.
Как проводится диагностика неисправности?
Проверка якоря электродвигателя начинается с определения самой неисправности. Полный выход из строя этого узла происходит из-за рассыпавшихся щеток коллектора, разрушения слоя диэлектрика между пластинами, а также за счет короткого замыкания в электрической цепи. В случае искрения внутри прибора делают вывод об износе или повреждении токосъемников.
Искрение щеток начинается из-за появления зазора в месте контакта с коллектором. Этому предшествует падение прибора, высокая нагрузка на вал при заклинивании, а также нарушение целостности припоя на выводах обмоток.
Неисправность на работающем электродвигателе проявляется типичными состояниями:
- Искрение основной признак неисправности.
- Гул и трение при вращении якоря.
- Ощутимая вибрация при работе.
- Смена направления вращения при прохождении якорем траектории менее оборота.
- Появление запаха оплавляющейся пластмассы либо сильный нагрев корпуса.
Проверка индикатором короткозамкнутых витков (ИКЗ)
Попадаются якоря, у каких вы не видите проводов, подсоединённых к коллектору по причине заливки непрозрачным компаундом или по причине бандажа. Потому тяжело найти коммутацию на коллекторе относительно пазов. Поможет здесь индикатор короткозамкнутых витков.
Этот расхожий слух устройство имеет маленькие размеры и прост в эксплуатации.
Поначалу проверьте якорь на отсутствие обрывов. По другому, индикатор не сумеет найти куцее замыкание
. Для этой цели тестером определите сопротивление меж 2-мя примыкающими ламелями. Если сопротивление превосходит среднее хотя бы вдвое, означает, конечно обрыв. В случае отсутствия обрыва перебегайте к последующему шагу.
Двигатели с полым цилиндрическим якорем.
Особенностью этой серии является низкое напряжение U=6, 12, 27 В.
Такая серия обеспечивает самый высокий l за счет лучших условий охлаждения.
2) Высокомоментные двигатели.
Серии ПБС и ПБСТ.
Встроенный ТГ выполняет роль датчика скорости.
Датчик скорости может обозначаться, как BR.
Для таких двигателей обязательно наличие делителя R1R2.
Зона нечувствительности тем меньше, чем больше нагружен ТГ.
Для металлургического привода датчик скорости центрируют:
D»0,1 мм, при R=30 мм.
dw»1% — погрешность скорости.
Кинематическая схема такого сопряжения:
При повороте из-за переменного R1 оказывается, что wДС=var, при wдв=const.
Dw — погрешность измерения от номинального значения. Для систем управления это много, так как зачастую требуется доп=(0,03…0,05)wном по ГОСТ.
Чтобы уменьшить погрешность необходима соосность, для этого подшипниковые гнезда двигателя и датчика скорости изготовляют за одну установку на станке.
В справочниках мощность такого двигателя не указывается, указан лишь максимальный момент, так как привод предназначен для работы на низких скоростях, при которых мощность ничтожна, а момент велик. Mmax=70…350 Нм.
ПБСТ рассчитан на максимально длительную работу с максимальным моментом.
Но такой двигатель имеет очень большой размер.
Дата добавления: 2017-05-02 ; просмотров: 760 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Как перемотать якорь
До того как разобрать якорь, запишите либо зарисуйте направление обмотки. Оно а возможно на лево как еще его называют на право. Чтоб его найти верно, поглядите на торец якоря не знакомых коллектора. Наденьте перчатки, возьмите острые кусачки либо ножовку по металлу. Удалите лобовые части обмотки. Коллектор необходимо почистить, а снимать необязательно. Аккуратненько, не повреждая пазовые изоляторы, вышибите стержни оставшихся частей обмотки при помощи молотка и железного зубила.
Видео: Снимаем обмотку
Надфилем, не повреждая плёнки изолятора, удалите остатки пропитки. Посчитайте проводники в пазу. Рассчитайте число витков в секции и определите поперечник провода. Нарисуйте схему. Нарежьте из картона гильзы для изоляции и воткните их в пазы.
Видео: Намотка на лево и на право
После намотки сварите выводы секций с петухами коллектора. Сейчас проверьте обмотку тестером и индикатором недлинного замыкания
. Приступайте к пропитке.
Конструкция универсального электродвигателя
Конструкция универсального коллекторного электродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции , за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбуждения делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери.
Универсальный двигатель
Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе электродвигателя от сетей постоянного и переменного тока .
Схема универсального коллекторного двигателя
Универсальный коллекторный электродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.
В настоящее время универсальные коллекторные электродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением.
Фазный ротор
Главное отличие фазного ротора от короткозамкнутого заключается в наличии трехфазной обмотки, уложенной в проточки сердечника и соединяющейся в особом коллекторе с тремя кольцами вместо ламелей. Эти обмотки обычно соединяются «звездой». Такие электродвигатели более трудоемки в производстве за счет усложнения конструкции, однако их пусковые токи ниже, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, а также они лучше поддаются регулировке.
Надеюсь, что после прочтения данной статьи у вас больше не осталось вопросов о том, что такое ротор и статор электродвигателя и какой у них принцип работы. С вас лай, шер и подписка:)
Источник
Производители электродвигателей
Российские производители электродвигателей
| Регион | Производитель | Асинхронный двигатель | Синхронный двигатель | УД | КДПТ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| СДОВ | СДПМ, серво | СРД, СГД | Шаговый | |||||||
| Краснодарский край | Армавирский электротехнический завод | |||||||||
| Свердловская область | Баранчинский электромеханический завод | |||||||||
| Владимир | Владимирский электромоторный завод | |||||||||
| Санкт-Петербург | ВНИТИ ЭМ | |||||||||
| Москва | ЗВИМосковский электромеханический завод имени Владимира Ильича | |||||||||
| Пермь | ИОЛЛА | |||||||||
| Республика Марий Эл | Красногорский завод «Электродвигатель» | |||||||||
| Воронеж | МЭЛ | |||||||||
| Новочеркасск | Новочеркасский электровозостроительный завод | |||||||||
| Санкт-Петербург | НПО «Электрические машины» | |||||||||
| Томская область | НПО Сибэлектромотор | |||||||||
| Новосибирск | НПО Элсиб | |||||||||
| Удмуртская республика | Сарапульский электрогенераторный завод | |||||||||
| Киров | Электромашиностроительный завод Лепсе | |||||||||
| Санкт-Петербург | Ленинградский электромашиностроительный завод | |||||||||
| Псков | Псковский электромашиностроительный завод | |||||||||
| Ярославль | Ярославский электромашиностроительный завод |
Аббревиатура:
- АДКР —
- АДФР —
- СДОВ — синхронный двигатель с обмоткой возбуждения
- СДПМ — синхронный двигатель с постоянными магнитами
- СРД — синхронный реактивный двигатель
- СГД — синхронный гистерезисный двигатель
- УД — универсальный двигатель
- КДПТ — коллекторный двигатель постоянного тока
- КДПТ ОВ —
- КДПТ ПМ —
Производители электродвигателей ближнего зарубежья
| Страна | Производитель | Асинхронный двигатель | Синхронный двигатель | УД | КДПТ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| СДОВ | СДПМ, серво | СРД, СГД | Шаговый | |||||||
| Беларусь | Могилевский завод «Электродвигатель» | |||||||||
| Беларусь | Полесьеэлектромаш | |||||||||
| Украина | Харьковский электротехнический завод «Укрэлектромаш» | |||||||||
| Молдова | Электромаш | |||||||||
| Украина | Электромашина | |||||||||
| Украина | Электромотор | |||||||||
| Украина | Электротяжмаш |
Производители электродвигателей дальнего зарубежья
| Страна | Производитель | Асинхронный двигатель | Синхронный двигатель | УД | КДПТ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| СДОВ | СДПМ, серво | СРД, СГД | Шаговый | |||||||
| Швейцария | ABB Limited | |||||||||
| США | Allied Motion Technologies Inc. | |||||||||
| США | Ametek Inc. | |||||||||
| США | Anaheim automation | |||||||||
| США | Arc System Inc. | |||||||||
| Германия | Baumueller | |||||||||
| Словения | Domel | |||||||||
| США | Emerson Electric Corporation | |||||||||
| США | General Electric | |||||||||
| США | Johnson Electric Holdings Limited | |||||||||
| Германия | Liebherr | |||||||||
| Швейцария | Maxon motor | |||||||||
| Япония | Nidec Corporation | |||||||||
| Германия | Nord | |||||||||
| США | Regal Beloit Corporation | |||||||||
| Германия | Rexroth Bosch Group | |||||||||
| Германия | Siemens AG | |||||||||
| Бразилия | WEG |
ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
И.В.Савельев. Курс общей физики, том I. Механика, колебания и волны, молекулярная физика.-М.:Наука, 1970.
ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) Стандартные напряжения.
ГОСТ 16264.0-85 Электродвигатели малой мощности
А.И.Вольдек, В.В.Попов. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов.- СПб.: Питер, 2007.
Paul Waide, Conrad U. Brunner. Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems. International Energy Agency Working Paper, Energy Efficiency Series.: Paris, 2011.
Dr. J. Merwerth. The hybrid-synchronous machine of the new BMW i3 & i8 challenges with electric traction drives for vehicles. BMW Group, Workshop University Lund: Lund, 2014.
Типичные неисправности
Якорь электродвигателя при нормальных режимах работы не подвергается износу. Заменяют только щетки, замеряя допустимую длину. Но при длительных нагрузках обмотки статора начинают нагреваться, что приводит к образованию нагара.
Из-за механических воздействий якорь электродвигателя может перекоситься при повреждении подшипниковых узлов. Двигатель будет работать, но постепенный износ ламелей или пластин приведет к окончательному выходу его из строя. Но для спасения недешевого оборудования часто достаточно провести профилактический ремонт и прибором можно будет пользоваться длительное время.
К негативным факторам, влияющим на якорь электродвигателя, относят попадание влаги на металлические поверхности. Критичным является длительное воздействие влажности и появление ржавчины. Из-за рыжих скоплений и грязи происходит повышение трения, это увеличивает токовую нагрузку. Контактные части греются, припой может отслаиваться, создавая периодическую искру.
В сервисном центре могут помочь, но это потребует определённых затрат. С поломкой можно справиться и самостоятельно, ознакомившись с вопросом: как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях. Для диагностики понадобится прибор, замеряющий сопротивление и инструменты.
Работа омметром
Искренние могло происходить из-за пропадания электрического контакта в одной из ламелей. Для замера сопротивления рекомендуется ставить щупы со стороны токосъемников. Вращая вал двигателя, наблюдают за показаниями циферблата. На экране должны быть нулевые значения. Если проскакивают цифры даже в несколько Ом, то это говорит о нагаре. При появлении бесконечного значения судят об обрыве в цепи.
Независимо от результатов далее следует проверить сопротивление между каждыми соседними ламелями. Оно должно быть одинаковым для каждого замера. При отклонениях нужно осмотреть все соединения катушек и поверхность прилегания щёток. Сами щетки должны иметь равномерный износ. При сколах и трещинах они подлежат замене.
Катушки соединяются с сердечником проводкой, которая могла отслоиться. Припой часто не выдерживает ударов от падений. У стартера ток через контакты может достигать 50А, что приводит к прогоранию некачественных соединений. Внешним осмотром определяют места повреждений. Если не обнаружили неисправности, то проводят замер сопротивления между ламелью и самой катушкой.
Принцип работы универсального двигателя
Возможность работы универсального двигателя от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводимого напряжения изменяются направления токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением направления тока в обмотке якоря. В итоге направление электромагнитного вращающего момента не изменяется:
,
- где M — электромагнитный момент, Н∙м,
- – постоянный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя,
- – ток в обмотке якоря, А,
- Ф — основной магнитный поток, Вб.
В качестве универсального используют двигатель последовательного возбуждения, у которого ток якоря является и током возбуждения, что обеспечивает почти одновременное изменение направления тока в обмотке якоря Iа и магнитного потока возбуждения Ф при переходе от положительного полупериода переменного напряжения сети к отрицательному.
Если двигатель подключить к сети синусоидального переменного тока, то ток якоря Ia и магнитный поток Ф будут изменяться по синусоидальному закону:
,
- где i — ток, А,
- – амплитуда тока, А,
- – частота, рад/c.
,
- где – наибольшее значение магнитного потока, Вб,
- – угол сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, обусловленный магнитными потерями в двигателе, рад.
Отсюда получим формулу электромагнитного последовательного возбуждения, включенного в сеть синусоидального переменного тока, Нм:
.
После преобразования:
.
Первая часть выражения представляет собой постоянную составляющую электромагнитного момента Mпост, а вторая часть — переменную составляющую этого момента Мпер, изменяющуюся во времени с частотой, равной удвоенной частоте напряжения питания.
Таким образом, результирующий электромагнитный момент при работе двигателя от сети переменного тока пульсирует. Пульсации электромагнитного момента практически не нарушают работу двигателя. Объясняется это тем, что при значительной частоте пульсаций электромагнитного момента () и большом моменте инерции якоря вращение последнего оказывается равномерным.
Общие положения
Исполнительными двигателями называются двигатели, которые применяются в системах автоматического управления и регулирования различных автоматизированных установок и предназначены для преобразования электрического сигнала (напряжения управления), получаемого от какого-либо измерительного органа, в механическое перемещение (вращение) вала с целью воздействия на соответствующий регулирующий или управляющий аппарат. Если напряжение и мощность сигнала малы для управления исполнительным двигателем, то применяются промежуточные усилители мощности (магнитные, электронные, полупроводниковые).
Номинальная мощность исполнительных двигателей обычно составляет от долей ватта до нескольких киловатт. К этим двигателям предъявляются большие требования по точности работы и быстродействию. Обычно требуется, чтобы зависимости момента M и скорости n от напряжения сигнала (управления) Uу были по возможности линейными.
Существует ряд разновидностей исполнительных двигателей постоянного и переменного тока. Ниже кратко рассматриваются исполнительные двигатели постоянного тока.
Пайка пластинок коллектора
Ламели установлены на пластмассовую базу. Они как правило бывают стёрты до самой базы. Остаются только края, до которых щётки не достают.
Таковой коллектор можно вернуть способом пайки.
- Из медной трубы либо пластинки нарежьте нужное количество ламелей по размерам.
- Когда зачистили якорь от остатков меди, припаивайте обыденным оловом с паяльной кислотой.
- Когда нашему клиенту остается ламели припаяны, сделайте шлифовку и полировку. Если нет токарного станка, воспользуйтесь дрелью или шуруповёртом. Воткните вал якоря в патрон. Поначалу отшлифуйте ратфилем. Позже отполируйте нулевой наждачкой. Не стоит забывать прочистить пазы меж ламелями и измерить сопротивление.
- Бывают не до конца повреждённые ламели. Чтоб их вернуть, нужно провести более кропотливую подготовку. Немного проточите коллектор для чистки пластинок.
Источник
